Қышқылдық жаңбырдың әсеріне қарсы коррозияға қарсы қабаты бар дайын боялған цинктелген болат орамы неге төзімді

Металл беттеріне қышқылдық жаңбырдың әсерінің химиясы

Qышқыл жаңбыр — санитарлық-санитарлық шығындардан тұратын күкірт диоксиді мен азот оксидтері атмосфералық су буымен әрекеттескенде пайда болады, нәтижесінде көптеген өнеркәсіптік аймақтарда pH мәні 3,0–5,0 аралығындағы жаңбыр түседі. Бұл қышқыл ерітінді гальванизацияланған болаттың ашық немесе жеткіліксіз қорғалған бетіне әсер еткенде, сутегі иондары цинк қабатына электрохимиялық еру арқылы әсер етеді, нәтижесінде қорғаныштық цинк оксиді қабаты ериді және кейінгі жаңбырмен жуылып кететін ериді цинк сульфаты немесе цинк нитратына айналады. Әрбір қышқыл жаңбыр оқиғасы беттен өлшенетін цинк мөлшерін алады, ал жылдық қышқыл жаңбыр жиілігі жаңбырлы күндердің 30 пайызынан асатын аймақтарда цинк тұтыну жылдық 15–25 грамм/квадрат метр құрайды, бұл қышқыл емес орталардағыдан екі еседен астам. Күкірт диоксиді шығындары әлі де жоғары болатын Оңтүстік және Оңтүстік-Шығыс Азияның өнеркәсіптік аймақтарында қолданылатын коррозияға қарсы GI рулондар үшін бұл әсер механизмін түсіну сәйкес қорғаныш қабат жүйелерін таңдаудың негізі болып табылады.

Біркелкі қабаттамалы PPGI болат орамының үш қабатты қорғаныс архитектурасы

Біркелкі боялған PPGI болат орамы қышқылдық жаңбырдың әсеріне қарсы үш қабатты қорғаныс архитектурасын қолданады. Бірінші қабат — металдық цинк қабығы, әдетте Z120–Z275 аралығында, бояу қабаты зақымданған жағдайда да қорғаныс қызметін атқаратын құрбан болатын катодтық қорғаныс береді. Екінші қабат — химиялық алдын-ала дайындық, әдетте хроматты немесе хромсыз пассивтендіру қабаты, оның массасы шамамен 0,5–1,0 г/м² құрайды; бұл қабат ақ шіріктің пайда болуын басады және цинк бетіне бояудың жабысуын жақсартады. Үшінші және ең сыртқы қабат — органикалық бояу жүйесі, оның құрамына 5–8 мкм қалыңдықтағы негізгі бояу қабаты мен 15–25 мкм қалыңдықтағы жоғарғы бояу қабаты кіреді; бұл қабат қышқылдық ерітінділердің цинк қабатымен тікелей әсерлесуін болдырмауға арналған физикалық кедергі ретінде қызмет етеді. Бұл қорғаныс қабаттарының тиімділігі бояу қабатының біркелкілігіне өте көп тәуелді, себебі бояу қабатындағы жұқа аймақтар немесе инелі тесіктер қышқылдық жаңбырдың өтіп кетуіне және уақыт өте келе бояу қабатының астындағы локальді коррозияның басталуына әкелетін фокустық нүктелер болып табылады.

Қышқылдық жаңбыр ортасы үшін бояу жүйесін таңдау

Жоғарғы қабатты полимерлік жүйені таңдау коррозияға қарсы GI рулонның қышқылдық жаңбырға төзімділігін тікелей анықтайды. Стандартты полиэфирлі (PE) жоғарғы қабаттар — ең экономикалық нұсқа, қышқылдық жаңбыр pH-ы әдетте 4,0-тан төмен түспейтін ортада жеткілікті қорғаныс қамтамасыз етеді, бірақ ASTM B117 тұздық шашырату сынағында 500–800 сағаттан кейін ақшылдану мен жылтырлық жоғалтуы басталады. Кремниймен модификацияланған полиэфирлі (SMP) қабаттар pH-тың 3,5-ке дейінгі төзімділігін кеңейтеді және тұздық шашыратуға 800–1200 сағат төзімділік береді, сондықтан олар орташа өнеркәсіптік орталарға сәйкес келеді. Жоғары тұрақтылықты полиэфирлі (HDP) қабаттар pH-тың 3,0-ға дейінгі төзімділігін қамтамасыз етеді және тұздық шашыратуға 1200–1500 сағат төзімділік береді. PVDF қабаттары поливинилдифторид (PVDF) полимерінің 70 пайызынан астамын қамтиды, олар ең күшті қышқылдық жаңбырға төзімділік береді: pH-тың 2,5-ке дейінгі төзімділігі мен тұздық шашыратуға 1500 сағаттан астам төзімділік. Күкірт диоксидінің шығарылуы жоғары аймақтардағы жобалар үшін біркелес қабатталған PPGI болат рулондарына PVDF немесе HDP жоғарғы қабаттарын қолдану ұсынылады, себебі фторполимерлі немесе жақсарған полиэфирлі химиясы қышқылдық жаңбырдың әсерінен тездетілетін фотооксидтелу мен гидролиздік тозуға төзімді.

Қабаттың біркелкілігі: Қолдану кезіндегі тұрақтылық неге маңызды

PPGI temir-koilindağındağı "birкелкі жағылу" термині маркетингтік тіл емес, оның тура әсері – қышқылдық жаңбырға төзімділік болатын өлшенетін сапа көрсеткіші. Коилдың ені мен ұзындығы бойынша жағылу қалыңдығының ауытқуы номиналдық көрсеткіштен ±1,5 микрометрден аспауы керек; өлшеу ASTM D7091 стандарты бойынша магниттік индукциялық өлшегішпен жүргізіледі. Біркелкі емес жағылу қышқылдық жаңбырдың барьерді тезірек тесіп өтуіне себеп болатын жұқа аймақтарды құрады, бұл пленканың астындағы коррозияның басталуына, одан әрі біржақты таралуына, сондай-ақ бояудың көпіршіктерге шығуына және бөлінуіне алып келеді. Еуропалық Коил Жағылу Ассоциациясының зерттеуіне сәйкес, қалыңдық ауытқуы 3 микрометрден асатын коилдар 1000 сағаттық үдеулі ауа-райы сынағынан кейін, біркелкі жағылған коилдармен салыстырғанда, осындай номиналдық қалыңдықта 40 пайызбен көп жағылу зақымдану орындарын көрсетті. Сатып алушылар антикоррозиялық GI коилдың тұрақты барьерлік қорғанысын растау үшін, коилдың ені бойынша кемінде бес нүктеде және ұзындығы бойынша үш нүктеде жасалған жағылу қалыңдығы өлшеу есебін талап етуі керек; ауытқу коэффициенті 8 пайыздан төмен болуы керек.

Жағдайын зерттеу: Өнеркәсіптік аймақтағы жобада қышқылдық жаңбырға төзімділік

2022 жылы Қытайдың Шаньдун провинциясындағы химиялық зауытта көмірмен қоректенетін электр станциясынан 2 шақырым қашықтықта орналасқан жаңа өндірістік ғимарат үшін 8 000 шаршы метрлік төбе және қабырға қаптамасы қажет болды; көктемде өлшенген жаңбыр суының pH деңгейі орта есеппен 3,8 құрады. Алғашқы техникалық талаптарда Z120 цинк қабаты бар стандартты PE-қапталған PPGI рулон көрсетілген еді. Инженерлік бағалаудан кейін қышқылдық жаңбыр қаупі анықталғаннан кейін талаптар Z275 цинк қабаты бар біртекті қаптамалы PPGI болат рулонға, 7 микрометрлік эпоксидтік грунт үстіне 20 микрометрлік HDP жоғарғы қабатқа және хромсыз пассивациялық алдын-ала өңдеуге көтерілді. Құны алғашқы талаптарға қарағанда шамамен 18 пайызға артты. Қазір жаңартылған төбе төртінші жылында қызмет көрсетуде: көрінетін ақ тозу, көбіктену немесе қызыл шірісу белгілері жоқ. Ал Z120 негізіндегі стандартты PE қаптамасы бар көршілес ғимарат 30 айдан кейін бөліктік панель алмастыруға мәжбүр болды. Жұмыс істеу мерзімін есептеу нәтижесінде HDP қаптамалы жүйе кемінде 20 жыл бойы қызметке қажет етпейтіні болжануда; бояу және алмастыру шығындарын ескере отырып, бұл алғашқы талаптарға қарағанда жалпы құнын 35 пайызға азайтады.

Қышқылдық жаңбырға төзімділік бойынша сынақтар мен сертификаттау стандарттары

Қышқылдық жаңбырға тұрақтылығын тексеру үшін антикоррозиялық GI орамына стандартты тұз шашырату сынағынан басқа арнайы сынақ протоколдары қажет. ASTM G154 стандарты бойынша QUV жылдам ауа-райы сынағы, UVA-340 лампаларын пайдаланып, 60 градус Цельсийде 8 сағат УК-сәулелену мен 50 градус Цельсийде 4 сағат конденсация циклын қолданады; бұл қышқылдық жаңбырдың әсерін күшейтетін УК-сәулелену мен ылғалдың қосынды әсерін имитациялайды. Егер қабаттама жүйесі 2000 сағат QUV сынағында елеулі ақару, 3 Delta E бірлігінен астам түс өзгерісі немесе ASTM D714 бойынша 8 өлшемінен астам көпіршік түзілуі болмаса, ол 15–20 жылға созылатын қызмет көрсету мерзімі үшін сенімді қышқылдық жаңбырға тұрақтылығын көрсетеді. Кейбір жапондық орамды бояу стандарттарымен әзірленген MEB (модификацияланған қышқылдық жаңбыр) сынағы ауа-райы әсеріне ұшыраған кезде pH 3,5-ке тең жасанды қышқылдық жаңбыр ерітіндісін циклды түрде қолданып, қабаттаманың қышқылдық ортаға реакциясын тікелей өлшейді. Қышқылдық жаңбыр аймақтары үшін біртекті қабаттамалы PPGI болат орамын сатып алушылар ASTM B117 тұз шашырату және ASTM G154 QUV протоколдары бойынша сынақ есептерін талап етуі керек және бояу тақырыбының сапа бақылау жүйесінде аккредитацияланған ауа-райы станцияларында периодты сыртқы әсерге ұшырау тексерімінің болатынын растауы керек.

Антикоррозиялық GI орамын сатып алу: Тәртіпке келтірушілерді растау тізімі

Qышқыл жаңбыр ортасы үшін коррозияға қарсы гальванизацияланған темір рулондарын сатып алу кезінде сатып алушылар төрт тәжірибелі тәжірибе қабілетін тексеруі керек. Біріншіден, бояу жүйесі – бұл негізгі қышқыл жаңбырдан қорғану болғандықтан, тұтынушының HDP және PVDF сияқты әртүрлі жоғарғы қабатты бояуларды, тек стандартты PE емес, ұсынатынын растаңыз. Екіншіден, рулонның ені мен ұзындығы бойынша өлшеу көрсеткіштерін көрсететін бояу қалыңдығының біркелкілігі туралы деректерді талап етіңіз; ауытқу ±1,5 микрометр шегінде болуы керек. Үшіншіден, қышқыл жаңбыр аймақтары үшін цинк қабығының салмағы Z200 немесе Z275 болуын, тек минималды Z20 немесе Z80 емес, растаңыз. Төртіншіден, QUV және тұз шашырату сынақтарын қамтитын жылдамдалған ауа-райы сынағы есептерін сұраңыз. PPGI өндірісінде үш деңгейлі сапа бақылау жүйесін қолданатын Shenyang Yuanhe Steel сияқты тәжірибелі тәжірибе иесі тұтынушыға бояу біркелкілігінің деректерін, цинк салмағы сертификатын және бояу жүйесінің іздерін қадағалау мүмкіндігін ұсына алады. Олардың Z20–Z275 цинк қабығы салмағы мен 0,09–1,5 миллиметр қалыңдық диапазонындағы қоймадағы тұрақты қоры төмен қауіпті ауылдық аймақтардан бастап жоғары шығарылымды өнеркәсіптік аймақтарға дейінгі жобалар үшін икемді техникалық талаптарды қанағаттандырады.

Қаптау жүйесі бойынша қышқылдық жаңбырға төзімділік салыстырмасы

Жиі қойылатын сұрақтар

Сұрақ: PVDF қабықшасы бар коррозияға қарсы ГИ орамы қандай рН деңгейіндегі қышқылдық жаңбырға шыдайды?

Жауап: PVDF қабықшалы коррозияға қарсы ГИ орамы рН-ы 2,5-ке дейінгі қышқылдық жаңбырға шыдайды, сондықтан ол көп мөлшерде күкірт диоксиді шығаратын аймақтарға сай. PVDF-тің фторполимерлік химиясы қышқылдық жаңбырдың жеделдететін гидролиттік пен фотооксидтік тез тозуға қарсы тұрады.

Сұрақ: PPGI болат орамындағы қабықшаның біркелкілігі қышқылдық жаңбырға төзімділігіне қалай әсер етеді?

A: Birdeyiz qaplama қышқылдық жаңбыр тезірек сіңіретін жұқа орындарды болдырмаған. Қаптама қалыңдығының 3 микрометрден асатын ауытқуы кейінірек әсер еткеннен кейін қиратылу орындарын 40 пайызға көбейтеді. Сатып алушылар рулон бетіндегі ауытқуды ±1,5 микрометр шегінде талап етуі керек.

С: Қышқылдық жаңбыр ортасы үшін қандай цинк қаптама салмағы ұсынылады?

A: pH-ы 4,0-дан төмен қышқылдық жаңбыр аймақтары үшін бірдеңіз қаптамалы PPGI болат рулондарына Z200–Z275 цинк қаптамасы ұсынылады. Ауыр цинк қабаты бояу барьері механикалық зақымдану нәтижесінде жергілікті түрде бұзылса да ұзақ мерзімді құрбан етілетін қорғаныс береді.